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实验凑理论，错失良机
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复旦大学王季陶教授是位一专多能的老科学家。他有中英文系列专著6-7本，近年的专著是《现代热力学》(Modern Thermodynamics)。在王季陶教授专著中，有很多原创性的论述。
在与王季陶教授交谈中，我提到了他的“名言”：“理论凑实验天经地义, 实验凑理论天诛地灭”。我说：前面一句话我同意，后面一句份量太重了。他表示同意，并笑着回答说，那是许多年前说的话。我对他说：后面一句我得修改一下，暂时不告诉你，以后看我的博客吧。
我的表述是：实验凑理论，错失良机。
在这里，我用中微子质量的实验来加以说明。
我本人关注中微子质量的实验数据已有三十多年时间。在“标准模型”中，中微子的质量的理论值是0。可是这个理论值缺乏充分的实验数据。我认为中微子的质量的理论值为0的理由不充分，因为中微子是费米子，已知的许多种费米子都有质量。
从上世纪80年代后期开始，物理学家用氚的β衰变实验，测量e中微子的质量平方值。 结果发现一个奇怪的现象：测量到中微子的质量平方值竟然是负值。 为此，在1990-2000年间，全世界有7个国家 (包括中国原子能所) 的实验室多次进行了氚的β衰变实验，中微子质量平方值的大多数的测量结果都是负值。数据如下：（Data from Review of Particle Physics, 1998）
m2(n) in eV2 Documents (Year)
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-22 ± 4.8 BELESEV 95
-130 ± 20 (LLNL) STOEFFL 95
-31 ± 75 SUN 93 （中国）
-39 ± 34 WEINHEIMER 93
-24 ± 48 HOLZSCHUH 92
-65 ± 85 KAWAKAMI 91
-147 ± 68 ROBERTSON 91
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Average -27 ± 20 eV2 Ref. [1996, 1998]
其中在1995年美国国家实验室的STOEEFL95实验的结果为 -130 eV2, 可信度为95%。上述结果使得理论物理学界很困惑。简单推论：中微子具有虚质量。
从相对论的重要公式：
E 2/c 2 – p 2 = m2 c 2 < 0
中微子的负质量平方意味着中微子的动量大于能量，所以中微子是超光速粒子。这在狭义相对论的理论框架中是不允许的。
大多数理论物理学家不喜欢这个实验结果。 后来6个国家不再进行氚的β衰变测量中微子质量的实验，仅仅德国一家实验室还在做这个实验。德国的实验结果明显受到理论物理学界压力的影响，后来的实验结果越来越小。 在2010年的基本粒子数据中给出的平均值比1996年的数据缩小了几十倍. 成为
m 2(n) = -1.1 ± 2.2 eV 2
关于超光速中微子的假想由来已久。根据弱相互作用中宇称不守恒的事实，在1985年的一次国际会议上，本人就曾提出过“中微子可能是超光速粒子”的猜想。我还指出：在地球尺度，目前不能测量到超光速和光速的时间差。在2011年9月，欧洲核子研究中心（CERN）科学家们曾经宣称中微子是超光速粒子，后来发现了测量误差，说明这个实验不能判决中微子是不是超光速。
中国大亚湾中微子实验国际合作组在2012年3月宣布发现新的中微子振荡，这当然是个重要的实验进展。可是，在中微子振荡实验中，只能测量2种中微子的质量平方差，不能测量e中微子的质量平方值。
很明显，用氚的β衰变实验测量e中微子的质量平方值具有重大的物理意义。这个实验的费用要比中微子振荡实验要小得多。
实验凑理论，很可能错失良机。我很希望我国某一个中型的实验室，重新开展用氚的β衰变精确测量中微子质量的实验，这也是我的一个科学梦。
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